一種具有良好電磁兼容性能的pcb結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，所述PCB結(jié)構(gòu)為多層板，所述多層板自上而下依次包括：頂層布線層、接地層、電源層和底層布線層；所述頂層布線層與所述底層布線層的外表面分別覆蓋有阻焊層；所述阻焊層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離S；開(kāi)窗露出所述頂層布線層與所述底層布線層的銅皮；所述電源層與所述接地層的平面距離為H；所述電源層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離L。本實(shí)用新型提供的PCB結(jié)構(gòu)，能有效降低PCB內(nèi)層的電磁干擾信號(hào)和電源噪聲向外輻射以及層內(nèi)相互干擾，并具有良好的散熱效果。
【專利說(shuō)明】—種具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及印刷電路板設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]印刷電路板(Printed Circuit Board,簡(jiǎn)稱PCB)幾乎出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備中，而電磁兼容(Electromagnetic Compatibility,簡(jiǎn)稱EMC)性能是在設(shè)計(jì)每一種電子設(shè)備必須關(guān)注并會(huì)遇到的問(wèn)題。引起設(shè)備EMC問(wèn)題的因素是多方面的，無(wú)論設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾發(fā)射還是受到外界干擾的影響，或者電路之間產(chǎn)生相互干擾，PCB結(jié)構(gòu)都是EMC問(wèn)題的核心，因此，PCB設(shè)計(jì)對(duì)于保證設(shè)備的電磁兼容性具有重要的意義。
[0003]PCB板上的器件和線路是影響設(shè)備EMC兩個(gè)關(guān)鍵因素，而實(shí)踐表明，PCB的結(jié)構(gòu)也是非常關(guān)鍵的一個(gè)因素。部分從器件選取和線路布局中很難解決的問(wèn)題而轉(zhuǎn)到PCB結(jié)構(gòu)上會(huì)起到事半功倍的效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，以降低PCB線路板上的電路產(chǎn)生的電磁輻射和對(duì)外界干擾的敏感性，且減小PCB上電路之間的相互影響。
[0005]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，所述PCB結(jié)構(gòu)為多層板，所述多層板自上而下依次包括:頂層布線層、接地層、電源層和底層布線層；
[0006]所述頂層布線層與所述底層布線層的外表面分別覆蓋有阻焊層；所述阻焊層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離S，其中S > O ;開(kāi)窗露出所述頂層布線層與所述底層布線層的銅皮；
[0007]所述電源層與所述接地層的平面距離為H，其中H > O ;所述電源層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離L，其中L > O。
[0008]進(jìn)一步地，所述阻焊層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離S為0.5?5毫米。
[0009]優(yōu)選地，所述電源層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離L為:20*H?100*H。
[0010]在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述頂層布線層與所述接地層之間還設(shè)有頂層接地層；所述底層布線層與所述電源層之間還設(shè)有底層接地層。并且，所述頂層接地層與所述接地層之間還設(shè)有第一信號(hào)層；所述底層接地層與所述電源層之間還設(shè)有第二信號(hào)層。
[0011]在另一種可實(shí)現(xiàn)方式中，所述頂層布線層與所述接地層之間設(shè)有多層上側(cè)接地層和多層上側(cè)信號(hào)層；所述底層布線層與所述電源層之間設(shè)有多層下側(cè)接地層和多層下側(cè)信號(hào)層;
[0012]每一層上側(cè)信號(hào)層均與其中一個(gè)所述上側(cè)接地層相鄰；每一層下側(cè)信號(hào)層均與其中一個(gè)所述下側(cè)接地層相鄰；并且，所述上側(cè)接地層和所述上側(cè)信號(hào)層的位置，以所述接地層和所述電源層為對(duì)稱軸，與所述下側(cè)接地層和所述下側(cè)信號(hào)層的位置對(duì)稱設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步地，所述PCB板側(cè)面鍍有一層金屬層，所述金屬層與所述頂層接地層、所述底層接地層電氣連接。
[0014]更進(jìn)一步地，所述PCB板上設(shè)置有多個(gè)均勻分布在PCB板四周的過(guò)孔；
[0015]每個(gè)所述過(guò)孔從所述頂層布線層貫穿到所述底層布線層，且所述過(guò)孔與所述接地層電氣連接。
[0016]優(yōu)選地，所述過(guò)孔在PCB板上呈圓形分布，且相鄰過(guò)孔的間隔距離為D，其中，O < D< (λ/20)，λ為以電磁干擾噪聲帶寬為頻率的信號(hào)波長(zhǎng)。
[0017]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的PCB結(jié)構(gòu)，PCB板上下兩個(gè)表層金屬和側(cè)面的地過(guò)孔和金屬層形成一個(gè)封閉的電磁屏蔽體，且電源層向PCB板中心位置內(nèi)縮，從而減少PCB內(nèi)層信號(hào)與電源層平面的噪聲向外輻射，并屏蔽外界電磁輻射干擾PCB內(nèi)層信號(hào)；提高PCB板的沿邊與產(chǎn)品金屬外殼接觸效果，減小接觸空隙的產(chǎn)生，使PCB上下表面、內(nèi)層的地平面與側(cè)面連接在一起使PCB面積增加，增強(qiáng)PCB元件的散熱效果和熱量平衡。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型提供的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的層疊橫截面示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型提供的一種8層結(jié)構(gòu)的PCB板橫截面示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的過(guò)孔在PCB板上的正面分布圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0022]參見(jiàn)圖1，是本實(shí)用新型提供的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的層疊橫截面示意圖。
[0023]如圖1所示，本實(shí)施例提供的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，為多層板，所述多層板自上而下依次包括:頂層布線層101、接地層102、電源層103和底層布線層104。
[0024]所述頂層布線層101與所述底層布線層104的外表面分別覆蓋有阻焊層。具體地，頂層布線層101表面覆蓋有阻焊層105，底層布線層104表面覆蓋有阻焊層106。其中，阻焊層105和阻焊層106向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離S，其中S > O ;開(kāi)窗露出所述頂層布線層101與所述底層布線層104的銅皮。優(yōu)選地，該縮進(jìn)距離S為0.5?5毫米。
[0025]所述電源層103與所述接地層102的平面距離為H，其中H > O ;所述電源層103向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離L，其中L > O。具體實(shí)施時(shí)，所述電源層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離L優(yōu)選為:20*Η?100*Η。在本實(shí)施例中，若電源層103內(nèi)縮距離為20*Η，即L=20*Η，則PCB板可吸收70%的邊緣輻射；若電源層103內(nèi)縮距離為100*Η，即L = 100*Η，則PCB板可吸收98%的邊緣輻射，能極大減小電源外向輻射電磁干擾。
[0026]進(jìn)一步地，所述頂層布線層101與所述接地層102之間設(shè)有多層上側(cè)接地層和多層上側(cè)信號(hào)層；所述底層布線層104與所述電源層103之間設(shè)有多層下側(cè)接地層和多層下側(cè)信號(hào)層；并且，每一層上側(cè)信號(hào)層均與其中一個(gè)所述上側(cè)接地層相鄰；每一層下側(cè)信號(hào)層均與其中一個(gè)所述下側(cè)接地層相鄰；并且，所述上側(cè)接地層和所述上側(cè)信號(hào)層的位置，以所述接地層102和所述電源層103為對(duì)稱軸，與所述下側(cè)接地層和所述下側(cè)信號(hào)層的位置對(duì)稱設(shè)置。
[0027]本實(shí)施例中提供的PCB板的層疊結(jié)構(gòu)有三個(gè)特點(diǎn):(I)、所有的信號(hào)(走線)層都與接地層(GND參考平面)相鄰；(2)、電源層與接地層(GND參考平面)相鄰；(3)、層疊對(duì)稱。其中，層疊對(duì)稱是指，PCB板各層以接地層102和電源層103的水平面為分界線(或?qū)ΨQ軸)，上下兩側(cè)的層在距離與類型(指接地層或信號(hào)層)上對(duì)稱。這種層疊結(jié)構(gòu)的PCB板對(duì)信號(hào)完整性與電源完整性有極大的好處，能很好的保持PCB線路上的傳輸信號(hào)的阻抗不突變，極大地減小信號(hào)反射與串?dāng)_從而減小電磁干擾向外輻射。另外電源層103緊靠一個(gè)接地層102，電源層103與GND參考平面形成的電容能有效的濾除高頻干擾，防止電源噪聲向外輻射。
[0028]下面以一個(gè)8層板為優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0029]參看圖2，是本實(shí)用新型提供的一種8層結(jié)構(gòu)的PCB板橫截面示意圖。
[0030]圖2所示的PCB結(jié)構(gòu)在圖1的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述頂層布線層101與所述接地層102之間還設(shè)有頂層接地層107 ;所述底層布線層104與所述電源層103之間還設(shè)有底層接地層108。
[0031]所述頂層接地層107與所述接地層102之間還設(shè)有第一信號(hào)層109 ;所述底層接地層108與所述電源層103之間還設(shè)有第二信號(hào)層110。
[0032]本例中共有五個(gè)對(duì)稱層，分別是:頂層阻焊層105與底層阻焊層106 ;頂層布線層101與底層布線層104 ;第二層的接地層(GND平面)107與第七層的接地層(GND平面)108 ；第三層信號(hào)布線層109與第六層信號(hào)布線層110 ;第四層GND平面102與第五層電源層平面103。這五個(gè)對(duì)稱層分別在位置和與中間水平面的距離上對(duì)稱；在類型上也對(duì)稱，即阻焊對(duì)應(yīng)阻焊，走線對(duì)應(yīng)走線，平面對(duì)應(yīng)平面。
[0033]進(jìn)一步地，所述PCB板上設(shè)置有多個(gè)均勻分布在PCB板四周的過(guò)孔111 ；
[0034]每個(gè)所述過(guò)孔111從所述頂層布線層101貫穿到所述底層布線層104，且所述過(guò)孔111與所述接地層102電氣連接。
[0035]參看圖3，是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的過(guò)孔在PCB板上的正面分布圖。
[0036]在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述過(guò)孔111在PCB板上呈圓形分布，且相鄰過(guò)孔的間隔距離為D，其中，0<D< (λ/20)，λ為以電磁干擾噪聲帶寬為頻率的信號(hào)波長(zhǎng)。所有過(guò)孔111通過(guò)金屬貼片113進(jìn)行電氣連接。具體地，假設(shè)電磁干擾噪聲帶寬為1GHz，則可計(jì)算出信號(hào)波長(zhǎng)λ ^ 300mm，此時(shí)相鄰過(guò)孔的間隔距離D〈300/20 = 15mm，即過(guò)孔的間距要小于15mm。這樣，PCB板四周的接地屬性使得過(guò)孔111可以有效的阻擋電磁干擾向外輻射。需要說(shuō)明的是，過(guò)孔111在PCB板上的分布形狀還可以選取其他形狀，可根據(jù)實(shí)際線路分布情況進(jìn)行決定。
[0037]進(jìn)一步地，在本實(shí)施例提供的PCB結(jié)構(gòu)中，所述PCB板側(cè)面鍍有一層金屬層112，所述金屬層112與所述頂層接地層107、所述底層接地層108電氣連接。通過(guò)在PCB板側(cè)面鍍上一層金屬層112，并且與頂層接地層、底層接地層的銅皮進(jìn)行電氣連接；PCB板內(nèi)層的接地層與信號(hào)層的GND電氣性屬性的銅皮也與側(cè)面金屬層112連接。這樣，PCB板內(nèi)部的信號(hào)層與電源層都被包圍在由PCB板上下兩個(gè)布線層表面的金屬(如:銅)、四周的過(guò)孔Ill和金屬層113形成的封閉的電磁屏蔽體中，因此能有效的減少PCB板信號(hào)和電源向外輻射電磁干擾，以及屏蔽外界電磁輻射信號(hào)，避免外界信號(hào)對(duì)PCB內(nèi)層信號(hào)的干擾。此外，PCB上下表面、內(nèi)層的地平面與側(cè)面金屬層連接在一起使面積增加，增強(qiáng)了在PCB上的電子元器件的散熱效果和熱量平衡。
[0038]此外，由于阻焊層105和阻焊層106向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離S，并開(kāi)窗露出所述頂層布線層101與所述底層布線層104的銅皮，此時(shí)露銅處理的目的是:一是與側(cè)面金屬層113連接起來(lái)，二是讓設(shè)備的金屬外殼與PCB板導(dǎo)電面接觸。通過(guò)提高PCB板的沿邊與產(chǎn)品金屬外殼接觸效果，可減小接觸空隙的產(chǎn)生。
[0039]具體實(shí)施時(shí)，PCB板的兩個(gè)表面層(即頂層布線層101和底層布線層104)由于直接暴露在空氣中，還需要進(jìn)行抗氧化處理，如鍍金、鍍銀、鍍錫等處理，使得所述頂層布線層101與所述底層布線層104的表面均為抗氧化金屬層?？寡趸幚砗蟮腜CB板表面層不僅可以起來(lái)抗氧化作用，還能增加信號(hào)的導(dǎo)電性和元件焊接的可焊性。
[0040]實(shí)施本實(shí)用新型提供的PCB結(jié)構(gòu)，可使得PCB板具有良好的電磁兼容性能，可應(yīng)用于4層及以上多層板中。降低PCB內(nèi)層信號(hào)對(duì)外輻射以及避免外界電磁信號(hào)對(duì)PCB內(nèi)層信號(hào)的干擾，PCB內(nèi)層電源噪聲向外輻射更少。此外，通過(guò)對(duì)PCB結(jié)構(gòu)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，可使得PCB板邊周?chē)c金屬外殼接觸性更佳，且散熱效果明顯提升。
[0041]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PCB結(jié)構(gòu)為多層板，所述多層板自上而下依次包括:頂層布線層、接地層、電源層和底層布線層； 所述頂層布線層與所述底層布線層的外表面分別覆蓋有阻焊層；所述阻焊層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離S，其中S > O ;開(kāi)窗露出所述頂層布線層與所述底層布線層的銅皮； 所述電源層與所述接地層的平面距離為H，其中H > O ;所述電源層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離L，其中L > O。
2.如權(quán)利要求1所述的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述阻焊層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離S為0.5?5毫米。
3.如權(quán)利要求1所述的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電源層向PCB板內(nèi)中心位置縮進(jìn)距離L為:20*H?100*H。
4.如權(quán)利要求1所述的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頂層布線層與所述接地層之間還設(shè)有頂層接地層；所述底層布線層與所述電源層之間還設(shè)有底層接地層。
5.如權(quán)利要求4所述的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頂層接地層與所述接地層之間還設(shè)有第一信號(hào)層；所述底層接地層與所述電源層之間還設(shè)有第二信號(hào)層。
6.如權(quán)利要求1所述的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頂層布線層與所述接地層之間設(shè)有多層上側(cè)接地層和多層上側(cè)信號(hào)層；所述底層布線層與所述電源層之間設(shè)有多層下側(cè)接地層和多層下側(cè)信號(hào)層； 每一層上側(cè)信號(hào)層均與其中一個(gè)所述上側(cè)接地層相鄰；每一層下側(cè)信號(hào)層均與其中一個(gè)所述下側(cè)接地層相鄰；并且，所述上側(cè)接地層和所述上側(cè)信號(hào)層的位置，以所述接地層和所述電源層為對(duì)稱軸，與所述下側(cè)接地層和所述下側(cè)信號(hào)層的位置對(duì)稱設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PCB板側(cè)面鍍有一層金屬層，所述金屬層與所述頂層接地層、所述底層接地層電氣連接。
8.如權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PCB板上設(shè)置有多個(gè)均勻分布在PCB板四周的過(guò)孔； 每個(gè)所述過(guò)孔從所述頂層布線層貫穿到所述底層布線層，且所述過(guò)孔與所述接地層電氣連接。
9.如權(quán)利要求8所述的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述過(guò)孔在PCB板上呈圓形分布，且相鄰過(guò)孔的間隔距離為D，其中，O <D< (λ/20), λ為以電磁干擾噪聲帶寬為頻率的信號(hào)波長(zhǎng)。
10.如權(quán)利要求9所述的具有良好電磁兼容性能的PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頂層布線層與所述底層布線層的表面均為抗氧化金屬層。
【文檔編號(hào)】H05K1/02GK203951671SQ201420294170
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】陳偉, 賓顯文, 林欽堅(jiān) 申請(qǐng)人:廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司